Astrophysics in the heliosphere: interplanetary medium, Sun-Earth coupling and cosmic rays transport

Abstract

La heliosfera presenta una gran riqueza y variedad de procesos dinámicos, tales como turbulencia magnetohidrodinámica (MHD), reconección magnética, relajación a estados lineales libres de fuerzas (i.e., estados de Taylor), inestabilidades en plasmas, difusión y derivas de rayos cósmicos, entre otros. La accesibilidad a observaciones in situ de propiedades físicas asociadas con estos procesos convierten a la heliosfera en un sistema único para mejorar nuestro conocimiento y elaborar modelos más avanzados sobre procesos astrofísicos universales que también están presentes en otras escalas y otros objetos fuera de nuestro sistema solar. El medio interplanetrio que compone la heliosfera presenta diferentes fases dependiendo tanto de la actividad solar que origina el plasma, el campo magnético y las partículas energéticas que lo componen, como de su evolución a medida que se propaga hacia el medio interestelar local. A lo largo de este trabajo se presentará una revisión de las propiedades principales del medio interplanetario y una puesta al día del conocimiento de los procesos principales que ocurren durante la evolución dinámica de los eventos transitorios mas relevantes, denominados Interplanetary Coronal Mass Ejections (ICMEs), así como también su vínculo con el acoplamiento Sol-Tierra y con el transporte de rayos cósmicos galácticos.

The heliosphere presents a huge richness and variety of dynamical processes, such as MagnetoHydrodynamical (MHD) turbulence, magnetic reconnection, relaxation toward linear force free MHD states (i.e., Taylor states), plasma instabilities, diffussion and drift of cosmic rays, among other processes. The accessibility to in situ observations of different physical properties associated with these processes makes it a unique system to improve our knowledge and develop more advanced models of universal astrophysical processes that are also present at other scales and objects outside of our solar system. The interplanetary medium that makes up the heliosphere presents different phases, depending on the solar activity that originates the plasma, the magnetic field and the energetic particles that compose it, and on its evolution over time, as it propagates out into the local interstellar medium. The objetive of this work is to present a review and the state of the art about the main properties of the interplanetary medium In particular, about the main physical processes happening during the dynamic evolution of major transient solar events (called Interplanetary Coronal Mass Ejections, ICMEs) when they travel towards the Earth, as well as about their link with the Sun-Earth coupling and with the galactic cosmic rays transport.